《化学反应工程》第二版习题
第二章习题
1. 动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?
2. 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应
却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什
么?
3. 一级反应A→P，在一体积为VP的平推流反应器中进行，已知进料温度为
150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，?1时，全混流反应器的体积将怎样改变？
1???4. 在体积VR=0.12m的全混流反应器中，进行反应A?BR?S，式
???k3
k2中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA·m-3，另一种含1.6kmolA·m-3。设系统密度不变，当
B的转化率为75％时，求每种物料的流量。
??，已知?35. 可逆一级液相反应A?cA0?0.5kmol?m,P???cP0?0；当此反
应在间歇反应器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转
化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。
6. 平行液相反应
A→P rP=1
A→R rR=2cA A→S rS=cA2 已知cA0=2kmol·m-3，cAf=0.2kmol·m-3，求下列反应器中，cP最大为多少? (1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmol·m-3。
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7. 自催化反应A+P→2P的速率方程为：?rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料
组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m-3，出口流中cP= 0.9 kmol·m，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。
8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明
当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。
9. 半衰期为20小时的放射性流体以0.1m3hr-1的流量通过两个串联的40m3
全混流反应器后，其放射性衰减了多少？
10. A进行平行分解反应，其速率式为
↗R rR=1 kmol·m-3min-1 A →S rS=2cA kmol·m-3min-1 ↘T rT=cA kmol·mmin
其中R是所要求的目的产物，cA0=1kmol·m-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。
11. 在0℃时纯气相组分A在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应：A→
2.5P，实验测得如下数据： 2 4 6 8 10 12 14 ∞ 时间/s 0 pA/MPa 0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020 求此反应的动力学方程式。
12. 气相反应A+B=R的动力学方程为(?rA)=k(pApB?pR/KP)，式中
k?3.5?10?8-3
-3-1
??2620?exp??T???12mol?msPa?3?1?2
KP?7.0?10?3560?exp??T??Pa?1
请确定最佳反应温度与转化率之间的关系。
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13. 某液相一级不可逆反应在体积为VR的全混釜中进行，如果将出口物料的
一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？
-3-1
14. 有一自催化反应A→R， 动力学方程为 ?rA=0.001cAcR kmol·ms。 要求
反应在4个0.1m的全混流反应器中进行，反应物初始浓度
cA0=10kmol·m-3，cR0=0，处理量为5.4 m3hr-1。如何排列这4个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？
-1-11215. 一级不可逆连串反应A???B???C，k1=0.25hr，k2=0.05hr，进料
kk3
流率V0为1m3hr-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。
16. 某气相基元反应：
A+2B→P
已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3，求
17. 已知常压气相反应
1???2A?BR?S
???k2dxAdt的关系式。
kabrs动力学方程为?rA?k1cAcB?k2cRcS，试用下列三种方式表达动力学方
程：
(1)组分分压；
(2)组分摩尔分率；
(3)组分初始浓度和A的转化率。
18. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应。在平推流反应器中101.3kPa
下627.2K时等温分解。已知k=1.7m3kmol-1s-1，处理气量为120m3hr-1（标
准状态），使NO2分解70%。当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，
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求反应器的体积。
19. 均相气相反应A→3P，服从二级反应动力学。在0.5MPa、350℃和
V0=4mhr下，采用—个25mm内径，长2m的实验反应器，能获得60％
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转化率。设计一个工业平推流反应器，当处理量为320mhr，进料中含50%A，50%惰性物料时，在2.5MPa和350℃下反应，为获得80%的转化率．求需用25mm内径，长2m的管子多少根?这些管子应并联还是串联？
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20. 有一气相分解反应，其化学反应式为A→R+S，反应速率方程为?rA=kcA，
反应温度为500℃。这时测得的反应速率常数为k=0.25m3kmol-1s-1。反应
在内径为25mm、长为1m的管式反应器中进行，器内压强维持在101.3kPa（绝），进料中仅含组分A，当其转化率为20%，空间速度为45hr-1（反应条件下的计算值）。试求反应条件下的平均停留时间和空间时间。
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